Три сенсориума (слуховой, зрительный и обонятельный) посылают свою информацию в кору различными путями. Слуховые пути, прежде чем они достигнут слуховой зоны коры больших полушарий, последовательно проходят через кохлеарные ядра заднего мозга, нижнее двухолмие среднего мозга и медиальное коленчатое тело таламуса. Зрительные пути начинаются в сетчатке (которая в действительности является частью мозга) и затем расходятся по двум различным каналам: один идет через латеральное коленчатое тело таламуса в зрительную кору, другой направляется через верхнее двухолмие среднего мозга в таламус, а затем — в область коры, расположенную около первичной зрительной зоны. В обонятельной системе рецепторные нейроны слизистой оболочки носа проецируются, минуя таламус, в обонятельную луковицу, которая является частью коры больших полушарий, а обонятельная луковица в свою очередь проецируется в обонятельную кору.
Обонятельная система нарушает все законы, которым, казалось бы, подчиняется структура других сенсорных механизмов. Это, как мы отмечали, единственная из известных систем, в которой сенсорные нейроны лежат на поверхности. Там нет посредника – передающего элемента, как, скажем, в кортиевом органе; обонятельные эпителиальные клетки сами воспринимают внешние воздействия. Отходящие от таких нейронов очень тонкие аксоны проецируются в обонятельную луковицу, нейроны которой дают начало аксонам, заканчивающимся синаптическими контактами на клетках обонятельной коры.
Мы только что проследили волокна четырех сенсориумов – соматического, слухового, зрительного и обонятельного. Теперь уже начинают выявляться некоторые существенные моменты. Во-первых, таламус предстает как узловая станция, конечный контрольно-пропускной пункт, дающий разрешение на вход в высшие инстанции мозга сигналам от всех сенсориумов (за исключением, по-видимому, обонятельного). Каждое такое переключение хочется сравнить с передачей эстафеты или с ретрансляционной станцией, однако то, что происходит в местах разрыва нейронной цепи, может быть намного сложнее того, что происходит в эстафетном беге, где каждый бегун передает эстафетную палочку следующему и на конечный пункт маршрута эта палочка прибывает в неизменном виде. В центральной нервной системе «эстафета» совершенно иного рода. На каждом синаптическом переключении сенсорного пути входные сигналы трансформируются: код, с помощью которого записано прибывшее сообщение, коренным образом меняется. Можно предположить, что исходные данные не могут быть интерпретированы на высших уровнях; по-видимому, необходим их перевод на другой язык, и о синаптических ретрансляционных станциях лучше говорить как о станциях переработки данных.
Затем можно сделать заключение, что кора является конечной станцией сенсорных проводящих путей. Нейроанатом бывает в высшей степени удовлетворен, когда ему удается проследить зрительные пути, скажем, от сетчатки до латерального коленчатого тела и оттуда — до зрительной коры. Трудность любого дальнейшего прослеживания заключается в сложности коры мозга, содержащей в себе 70 процентов всех нейронов центральной нервной системы человека. Что они делают со своими входными сигналами? Тут уместно привести следующие два наблюдения.
Во-первых, таламо-кортикальные проекции имеют реципрокный характер: зрительная кора проецируется обратно на латеральное коленчатое тело, из которого в нее поступают входные сигналы; слуховая кора проецируется обратно на медиальное коленчатое тело, а соматосенсорная кора – на вентральное ядро. Такие возвратные связи, без сомнения, говорят о том, что функциональное состояние коры может влиять на ту процедуру, с помощью которой сенсорные станции таламуса «просеивают» направляемый в кору поток информации.
Во-вторых, зрительная, слуховая и соматосенсорная зоны коры воплощают в себе только первые этапы обработки сенсорной информации. Из этих первичных сенсорных полей выходят волокна, синаптически воздействующие на смежные области, которые без оговорки нельзя назвать сенсорными: они представляют, так сказать, следующий этап обработки входных сигналов. А из этих областей выходят волокна, которые оканчиваются в областях, еще более далеких от первичных сенсорных полей. Области новой коры, более или менее удаленные от первичных полей, называются ассоциативными зонами, и у человека они занимают подавляющую часть поверхности коры; зрительная, слуховая и соматосенсорная зоны вместе занимают только около четверти всей ее площади. По всей вероятности, в ассоциативных зонах информация подвергается дальнейшей, более сложной переработке. Так, есть места, где слуховые и зрительные сигналы сходятся. Теперь известно, что в процесс обработки нервных сигналов в новой коре обычно последовательно вовлекается целый ряд ассоциативных областей и что местом назначения выходящей информации, по-видимому, неизменно являются либо гиппокамп, либо миндалина, либо и то и другое.
В 1870 г. Г. Фрич (G. Fritsch) и Э. Гитциг (Е. Hitzig) опубликовали сообщение о том, что электрический ток минимальной силы, пропускаемый через область новой коры, расположенную фронтально по отношению к центральной борозде, может вызвать подергивание скелетных (но не висцеральных) мышц на стороне тела, контралатеральной месту стимуляции. Так, часто приходит в движение рука или нога. Это открытие, возможно, являющееся первым указанием на наличие в коре большого мозга функциональных подразделений, возбудило стойкий интерес к организации тех частей мозга, которые связаны с эффекторными (или моторными) функциями. В конце концов была открыта моторная кора — ограниченная область на самом высоком уровне мозга, которая явно причастна к движениям тела. Казалось, что теперь чисто моторную функцию можно будет, так сказать, вычленить из всего головного и спинного мозга.
Отсюда начинаются поиски «моторной системы». Этот неопределенный термин включает не только мотонейроны, управляющие скелетной мускулатурой, но и нервные пути, которые сходятся на мотонейронах. Поиски эти длятся и по сей день, и резонно спросить, могут ли они когда-нибудь быть завершены? Рассмотрим поле 19 — полоску новой коры, отличающуюся по цитоархитектонике от соседних зон и расположенную недалеко от зрительной коры. Когда поле 19 стимулируют электрически у какого-нибудь экспериментального животного, оба глаза этого животного синхронно поворачиваются к противоположной стороне, т.е. взор отворачивается от раздражаемой током половины. В связи с этим появляется искушение назвать поле 19 моторной зоной. Однако сделать это — значит поступить произвольно, поскольку с другой точки зрения поле 19 — сенсорное: известно, что оно повторно обрабатывает информацию, которая прошла через зрительную кору. Сходный пример можно подобрать и для слухового сенсориума: вблизи соответствующей слуховой коры имеется область, называемая полем 22, электрическая стимуляция которой тоже заставляет животное поворачивать глаза к контралатеральной стороне. И при этом поле 22 состоит со слуховой корой в синаптических отношениях, во многом напоминающих отношения между полем 19 и зрительной корой.
Урок из всего этого такой: между сенсорной и моторной структурами мозга нельзя провести разделяющую грань. Представляя ситуацию с другой стороны, можно сказать, что все нервные структуры занимаются программированием и регулированием поведения организма. По существу, это и есть функция нервной системы и эволюция разума содействовала ее развитию. Правда, некоторые структуры имеют в пределах великой промежуточной сети такое расположение, которое склоняет к определению их как сенсорных; примером тому служит латеральное коленчатое тело таламуса. А к другим структурам, расположенным на расстоянии не слишком большого числа синаптических переключений от мотонейронов, есть искушение приклеить ярлык «моторные». Это, впрочем, единственный способ разумного использования данных терминов. Соответственно при исследовании моторных функций центральной нервной системы, может быть, лучше всего начинать с уровня мотонейронов, которые однозначно являются частью моторной системы согласно любому определению, а затем пытаться проследить в мозгу те пути, которые воздействуют на них. Нужно только отдавать себе отчет в том, что применение этой стратегии означает движение вверх по течению, против превалирующего направления нервных потоков.
Мотонейроны головного и спинного мозга (сплошные треугольники) получают информацию из многих конвергирующих к ним каналов. Здесь показаны мотонейроны, на вход которых поступают сигналы от первичных сенсорных нейронов, из скоплений вторичных сенсорных нейронов в спинном мозгу, из ретикулярной формации ствола мозга, из красного ядра среднего мозга и из моторной коры переднего мозга. Красное ядро и ретикулярная формация сами получают сигналы из различных источников. Один из примеров конвергенции сигналов на мотонейронах является особенно впечатляющим: вся новая кора, включая слуховую, зрительную, соматосенсорную, а также моторные и другие поля, направляет пучки волокон в полосатое тело. Это ядро в свою очередь посылает массивные пучки волокон в ретикулярную формацию, которая, в конце концов, воздействует на мотонейроны. Второй путь, идущий из полосатого тела, играет роль петли обратной связи: составляющие его волокна направляются в область таламуса, которая проецируется обратно, опять же в моторную кору.
